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▲日食图©
众所周知，地球围绕太阳公转，月球围绕地球公转，地球表面围绕自身轴线自转。因此，我们有了年、月、日的概念。虽然这些自转周期并不完全固定，因为它们的轨道并不是完美的圆形，但天文学家创造了“闰年”来抵消或弥补这些累积的周期间隙。总的来说，这种周期律很大程度上是机械的，这让我们可以通过非常基本的数学来预测它。
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日食和月食（日食和月食，统称“食”）是由于地球、月球、太阳以不同的组合位于同一条直线上时（当然太阳不可能位于地球和月球之间）形成的。
根据相对位置的不同，地球的某一区域可能看到月球的影子，或者看到自己地球的影子（当然不可能看到太阳的影子，因为太阳是光源，哪来的影子），从而产生了各种各样的阴影。
▲日食示意图©wiki
日食的类型（仅发生在新月，即农历月初）有：
日全食：太阳比月球宽400倍，太阳与地球的距离也比月球与地球的距离大约400倍。因此，这种巧合使得位于地球和太阳之间的月球恰好在某一时刻完全遮住了太阳的光线，从而形成日全食。
日环食：虽然日全食可能偶然发生，但月球绕地球的轨道是椭圆形的。当月球位于远地点（轨道较长的部分，即椭圆的长半轴）时，它无法完全遮住太阳。当它完全处于一条直线上时，太阳最外层的亮环就会被遗弃。
日全食（日全食）：日环食和日全食在不同地区同时发生。这种现象发生在地球和月球本影的尖端非常接近或地球和月球的距离非常接近月球本影的长度时。这种概率很小，因为地球和月球的相对运动由于月球绕地球公转与自传的周期相同，日环食-日全食-日环食会依次发生。
日偏食：基本上，当上述日食发生时，观察者位于月球的半影中，即可观察到日偏食。但也可能不伴随其他日食，例如当月球轨道位于更靠近地球边缘的一侧时，地球上只能看到半影。
▲月食延时摄影©wiki
月食的类型（仅发生在满月期间，即农历月的中间）包括：
月全食：地球位于月球和太阳之间，月球反射的太阳光线被完全遮挡。
月偏食：月球的一部分进入地球的本影。
半影月食：月球穿过地球的半影，月球亮度稍稍减弱。
不会发生月环食，因为地球的本影总是比月球的本影大由于月球绕地球公转与自传的周期相同，导致观察者看不到月球外圈（如果月球继续远离地球，将来可能不会发生月全食或日全食）。
▼月食示意图 © wiki
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早在公元前几个世纪，巴比伦天文学家就已经发现日食和月食有规律可循，被称为沙罗周期（Saros 的意思是“重复”）。但直到 17 世纪，天文学家才彻底了解它。第一个命名并描述它的人是英国天文学家 （1976 年预言哈雷彗星回归的哈雷！不过，他的名字被指出是错误的，但至今仍在使用……）。它指的是太阳、月亮和地球回到相似位置产生基本相同日食的时间，大约是 6585 天（18 年 11 天 8 小时）。沙罗周期的计算其实有点复杂，但用到的数学知识并不多（主要是周期运动及其修正）。 地球自转和公转以及椭圆轨道造成的相对误差，计算日食和月食在地球上同一地点发生的时间必须把这些都考虑进去（试想一下，如果地球不自转，月球绕地球的自转和地球的公转都是完美的圆，那就简单多了。但这种情况下，很可能只会存在日全食或日环食其中一种）。
▼日全食 ©wiki
沙罗周期在天数上并不是整数（如果是整数，结果会很恐怖），这让问题变得更加复杂。地球的自转使得周期的 1/3 天慢慢累积，使每次日食和月食的预期天数延迟 8 小时。在地球上，这是 8 个时区，或球体的三分之一。所以在地球上的固定位置，每三个周期中只能看到一个。因此，如果我们作为观察者，在日食和月食发生的当天，呆在一个地方，同时看到日食和月食，我们需要等待至少三个沙罗周期（54 年 1 个月！）。
天文学家开始对沙罗周期进行编号。从日偏食开始，在每个周期中，太阳和月亮的相对位置在周期的交点处会相差一点点（0.5°），而这个角度在长时间的积累后会引起质的变化，使这个位置不再发生日食。这种漂移大概使得需要连续发生70-80次日食才能与第一次完全重叠，因此每个序列大约持续1226到1550年。这种编号方式是，如果月食发生在降交点附近，则编号为奇数沙罗序列；升交点附近则编号为偶数沙罗序列（日食的奇数和偶数相反）。
▲降交点与升交点©wiki
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整个地球的日食发生频率都比较高，每年日食最多发生五次，最少发生两次，月食最多发生三次（所以如果你有兴趣，可以环游世界去观看，而不必局限于一个地方）。在一段时间内，不同的日食可能属于不同的沙罗周期。
2009年7月22日长江流域的日全食处于第136个沙罗周期，而今天华南地区的日环食处于第137个沙罗周期。沙罗周期是最著名和最常见的周期预测。其他方法请参见日食周期计算。
这里你可以看到公元前 2000 年至公元 3000 年的日食路径图：
▲日食图像©NASA
如果想要更详细更专业的介绍，建议大家关注官方公众号，里面的视频等内容更加精彩！
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观看日食时，请佩戴专业眼镜过滤光线，保护眼睛，小心灼伤！（村长没有设备，所以打算用针孔成像的方法看一下。。）
今天是夏至，父亲节，还有日环食天文现象，祝您吉祥如意！
【亲爱的村民们，我们下次再见】
-文/子虚村长-
- 图/见注释 -
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子虚村村长：中科院粒子物理与宇宙学博士
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